800495 NDC02 SALY - Modele de propagation des houles a la cote

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Littoral SALY
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ingénierie
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Indice
Date
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Folio :
Première diffusion
BRLi :
BRLi :
RDA
NFR
Redac. Verif.
Maître d’Ouvrage délégué
Modifications
BRLi :
NFR
Valid.
CENTRE EXPERIMENTAL DE RECHERCHES ET
D'ETUDES POUR L’EQUIPEMENT
DIRECTION DE L'ENVIRONNEMENT
ET DES ETABLISSEMENTS CLASSES
Maitre d’œuvre
REALISATION DE LA PROTECTION CÔTIERE DE SALY SUR UN
LINEAIRE DE 1,5km ENTRE L’HÔTEL PARADIS ET LE PONTON DE
L’HOTEL ESPADON
Entreprise titulaire
DEFINITION DE LA HOULE DE PROJET
Bureau d’études d’Exécution des ouvrages
maritimes :
Numero
Emetteur
Type d’Ouvrage
Type document
Dénomination
1
02
BATISS
DEF
NDC
NDC02
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SOMMAIRE
1.
CONTEXTE ET OBJECTIFS DE L’ETUDE ...................................................3
1.1
Contexte de l’étude ...............................................................................................................................3
1.2
Objet du rapport...................................................................................................................................3
2.
DONNEES OCEANOLOGIQUES D’ENTREE ...............................................4
2.1
Description de la plage de Saly et de ses abords ................................................................................4
2.2
Données météo-océaniques locales ......................................................................................................4
2.2.1
Niveaux d’eau.................................................................................................................................4
2.2.2
Bathymétrie des fonds ....................................................................................................................5
2.2.3
Caractéristiques des houles au large. ..............................................................................................8
2.2.4
Mer du vent...................................................................................................................................10
2.3
Modèle de propagation de la houle du large à la côte - SWAN ......................................................11
2.4
Construction des modèles...................................................................................................................11
3.
ETAT INITIAL...............................................................................................13
3.1
Houle du large.....................................................................................................................................13
3.2
Mer du vent.........................................................................................................................................15
4.
SYNTHESE ..................................................................................................16
FIGURES ET TABLEAUX
Figure 1 - Localisation - Plage de Saly ................................................................................................3
Figure 2 - Plage de Saly .....................................................................................................................4
Figure 3 – Bathymétrie GEBCO ..........................................................................................................6
Figure 4 – Profil bathymétrique ...........................................................................................................6
Figure 5 – Bathymétrie – Etat initial.....................................................................................................7
Figure 6 – Bathymétrie – Etat Aménagé .............................................................................................8
Figure 7 – Localisation du point de mesure.........................................................................................9
Figure 8 – Emprise du modèle global - SWAN..................................................................................12
Figure 9 – Emprise du modèle local ..................................................................................................12
Figure 10 – Houle du large provenance NW – Etat Initial .................................................................13
Figure 11 – Houle du large provenance SW – Etat Initial..................................................................14
Figure 12 – Mer du vent provenance NW – Etat Initial......................................................................15
Tableau 1 - Caractéristiques des niveaux d'eau de marée – Plage de Saly ......................................5
Tableau 2 – Evènements extrêmes secteur de provenance de 175° à 295°.................................. ....9
Tableau 3 - Evènements extrêmes secteur de provenance de 295° à 15°................................... ......9
Tableau 4 – Scénarii SWAN..............................................................................................................10
Tableau 5 – Données d’entrée ..........................................................................................................10
Tableau 6 – Estimation des caractéristiques de la houle formée......................................................10
Tableau 7 – Caractéristiques des modèles SWAN ...........................................................................11
N° analytique :800162 - Nom du fichier : p:\fraysse\800495_protection cotiere saly - senegal\3_prod-brli\800495 ndc02 saly - modele de
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1. CONTEXTE ET OBJECTIFS DE L’ETUDE
1.1 CONTEXTE DE L’ETUDE
Localisée à environ 50 kms au Sud de Dakar, la plage de Saly fait partie intégrante du littoral
dénommé « La Petite Côte ».
Figure 1 - Localisation - Plage de Saly
Largement exposée aux houles incidentes du large, la plage connaît depuis plusieurs années un
net recul vers les terres. Menaçant à la fois les habitations en bordure de plage mais aussi
l’économie liée au tourisme.
Dans ce contexte érosif important, la décision a été prise de mettre en place des brises lames de
long de la plage de Saly., dans le but d’offrir une protection optimale en arrière d’ouvrage en cas de
houles de tempête et de faciliter l’engraissement de la plage par la formation de tombolos en
arrière des brises lames.
1.2 OBJET DU RAPPORT
Cette étude a pour vocation de déterminer les caractéristiques de la houle au droit des ouvrages
dans le but d’optimiser le dimensionnement des brise-lames.
Ce rapport s’appuie sur un jeu de données complet et précis.
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2. DONNEES OCEANOLOGIQUES D’ENTREE
2.1 DESCRIPTION DE LA PLAGE DE SALY ET DE SES ABORDS
Localisée au Nord-Ouest de M’bour, la plage de Saly s’étend sur un linéaire de 1500m. Différentes
structures en enrochements ont été mise en place de la long de la plage afin de protéger les
habitations. Seule la partie Sud proche du ponton de l’hôtel Espadon reste relativement vierge
d’aménagement.
On retrouve au Nord de la zone un épi qui permet l’engraissement de la plage sur la façade Nord
de l’ouvrage.
Figure 2 - Plage de Saly
2.2 DONNEES METEO-OCEANIQUES LOCALES
2.2.1 Niveaux d’eau
2.2.1.1 Nivellement de référence
L’ensemble des données de niveau d’eau et de bathymétrie sont ramenées au zéro hydrographique
(Zh).
2.2.1.2 Niveaux de marée
La marée sur les côtes Sénégalaise est de type semi-diurne, par conséquent deux cycles de marée
(plein mer/basse mer) sont observables sur 24h.
Les niveaux de marée sont donnés par le CPTP et résumé dans le tableau suivant.
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Tableau 1 - Caractéristiques des niveaux d'eau de marée – Plage de Saly
PHMA
PMME
NM
1.8
1.3
1.0
Cote d’eau en m
Zh
PBMA
0.2
PHMA : Plus haute mer astronomique
PMME : Pleine mer de Mortes-eaux
NM : Niveau moyen de la mer
PBMA :Plus basse mer astronomique.
D’après le tableau ci-dessous le marnage n’excède pas 1.6 m pour une marée à fort coefficient.
2.2.1.3 Elévation du niveau de la mer
D’après l’article n°4 du CPTP, l’élévation du nivea u de la mer, dû au changement climatique, à
prendre en compte est de l’ordre de +0.3m.
2.2.1.4 Surcote atmosphérique
Lorsqu’une basse pression arrive à proximité des côtes, cette dernière va engendrer une surcote
par un effet dit de baromètre inverse.
Compte tenu de la localisation du site d’étude une surcote de +1m semble sécuritaire.
2.2.1.5 Niveau de projet retenu
Par conséquent, suivant l’ensemble des niveaux collectés nous pouvons en déduire un niveau de
projet retenu dans le but de modéliser la propagation de la houle du large à la côte.
Ainsi la surcote projet est égale à 3.1m soit la somme d’une PHMA (+1.8m), de l’élévation du
niveau des mers (+0.3m) et la surcote atmosphérique lié au passage d’une tempête (+1m).
2.2.2 Bathymétrie des fonds
L’utilisation d’un modèle numérique de terrain (MNT) précis est essentielle pour représenter avec
précision les phénomènes d’agitation et de courants au droit du site d’étude.
Dans cette optique, deux types de données ont été collectés et fusionnées pour créer notre MNT
final, à savoir :
-
La base de données mondiale GEBCO
-
La campagne bathymétrique réalisée sur l’ensemble de la zone d’étude.
2.2.2.1 Données GEBCO
La base de données GEBCO permet d’obtenir des données sur la bathymétrie mondiale avec une
résolution de 30 seconds arcs.
La figure suivante permet d’avoir une représentation de la bathymétrie récupérée.
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Figure 3 – Bathymétrie GEBCO
L’analyse de la figure ci-dessus nous permet d’observer la largeur du plateau continental. Le
graphique suivant permet d’estimer sa largeur au droit de la zone d’étude, soit environ 60km.
Figure 4 – Profil bathymétrique
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2.2.2.2 Campagne bathymétrique
La bathymétrie réalisée sur le site d’étude permet de voir, avec précision, les zones de platiers
rocheux au droit de la plage. Leur prise en compte dans le modèle est très importante car ces
formations naturelles tendent à diminuer l’impact des houles sur la côte.
Les plans disponibles dans le CPTP nous permettent d’avoir une bonne représentation des
ouvrages à mettre en place. De ce fait nous pouvons construire deux bathymétries :
Etat initial (avant travaux).
Etat aménagé (après travaux).
Les deux bathymétries sont exposées ci-dessous.
Figure 5 – Bathymétrie – Etat initial
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Figure 6 – Bathymétrie – Etat Aménagé
2.2.3 Caractéristiques des houles au large.
Les données de la houle au large proviennent d’une analyse statistique réalisée sur les
observations satellitale (type Topex Poseidon), sur une période de 17 années (1993-2009).
Le point de mesure est localisé aux coordonnées suivantes : 18°00’N/14°00’W.
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Figure 7 – Localisation du point de mesure
Suite à cette analyse, les évènements extrêmes pour différentes périodes de retour sont estimés,
suivant leur hauteur significative, leur période pic, leur secteur d’incidence et leur longueur d’onde.
Les tableaux suivants font la synthèse des résultats statistiques suivant deux secteurs de
provenance.
Tableau 2 – Evènements extrêmes secteur de provenance de 175° à 295°
Tableau 3 - Evènements extrêmes secteur de provenance de 295° à 15°
« La petite côte » est soumise à des houles de provenance Sud-Ouest et Nord-Ouest (Instructions
Nautiques : Afrique – (Côte Ouest) De Râs Spartel à Cape Palmas – C4 -2005).
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Le tableau suivant présente les scénarii retenus en entrée du modèle SWAN.
Tableau 4 – Scenarii SWAN
Scénario
Cinquantennale
Centennale
Hs (m)
Tp (s)
Dir (°N)
5.0
18
NW
3.5
13
SW
5.1
18
NW
3.6
18
SW
Niveau d’eau (m
Zh)
3.1
2.2.4 Mer du vent
La mer du vent se forme proche de la côte et dépend de :
L’intensité du vent
De la durée pendant laquelle il souffle
De la longueur du Fetch (longueur sur laquelle le vent à une action sur la surface de l’eau.)
Des vents de 20 à 25m.s-1 peuvent être observés durant un laps de temps n’excédant pas 20min
(I. Niang Diop, 1995). Nous prenons le parti d’estimer la vague créée à partir d’une telle intensité de
vent sur une durée de 3h, le long du plateau continental soit 60km.
Pour réaliser ce calcul, nous avons utilisé le logiciel ACES (Automated Coastal Engineering
System) développé par l’US Army Corps of Engineers. Ce module permet d’établir les états de mer
suivant la vitesse du vent, la durée, la longueur de Fetch.
Le tableau suivant montre les données d’entrée :
Tableau 5 – Données d’entrée
Vitesse du vent (m.s-1)
25
Durée observée (h)
3h
Longueur du Fetch (km)
60
Latitude de l’observation
(°N)
14
La houle estimée à partir de ces résultats est décrite dans le tableau suivant :
Tableau 6 – Estimation des caractéristiques de la houle formée.
Hs (m)
3.74
Tp (s)
7.19
La mer du vent sera propagée suivant la direction SW, soit le front d’onde perpendiculaire au trait
de côte. Cette incidence est la plus défavorable pour la zone d’étude car la houle ne subira
quasiment pas l’effet de la diffraction dû à l’orientation de la côte.
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2.3 MODELE DE PROPAGATION DE LA HOULE DU LARGE A LA COTE - SWAN
La propagation des houles du large vers le littoral de Port-Barcarès a été étudiée à l’aide du logiciel
SWAN.
ème
SWAN (Simulating Waves Nearshore) est un modèle dit de 3
génération développé par Delft
University Technology, il génère et propage la houle du large à la côte. SWAN résout l’équation
d’évolution du spectre d’énergie de l’état de mer permettant de dissiper ou de transférer l’énergie
au sein du spectre. Le spectre est discrétisé suivant une grille en fréquences et directions. Le
modèle est discrétisé en éléments réguliers ou « rectangulaires » appelés mailles, l’ensemble de
ces mailles forme le maillage. La taille des mailles peut être ajustée en fonction de la résolution
graphique désirée. Le modèle SWAN prend en compte les paramètres suivants :
La diffraction,
La réfraction sur le fond, les obstacles,
L’interaction des vagues entre elles,
Le déferlement,
L’effet de moutonnement,
Le vent.
2.4 CONSTRUCTION DES MODELES
Le logiciel SWAN permet un emboîtement de modèle. Cette option se révèle très utile lorsque les
modèles ont une emprise importante. Le premier modèle dit « global » permet de propager la houle
jusqu’à un modèle local de dimension plus faible mais avec une résolution plus grande. Ainsi, par
ce procédé, nous pouvons garder un haut niveau de calcul sur la zone intéressée.
Les figures ci-après permettent d’observer l’emprise des deux modèles SWAN mis en œuvre lors
de cette étude.
Le tableau suivant décrit les dimensions et caractéristiques de chaque modèle de calcul.
Tableau 7 – Caractéristiques des modèles SWAN
Modèle
Longueur
en X (m)
Longueur
en Y (m)
Nb mailles
en X
Nb mailles
en X
Taille de
maille en X
(m)
Taille de
maille en
Y (m)
Globale
148 000
106 000
370
265
400
400
Local
1600
1600
256
256
6.25
6.25
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Figure 8 – Emprise du modèle global - SWAN
Figure 9 – Emprise du modèle local
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3. ETAT INITIAL
3.1 HOULE DU LARGE
Figure 10 – Houle du large provenance NW – Etat Initial
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Figure 11 – Houle du large provenance SW – Etat Initial
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3.2 MER DU VENT
Figure 12 – Mer du vent provenance NW – Etat Initial
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4. SYNTHESE
Deux types d’agitation peuvent être observés sur la zone de projet :
-
houles longues océaniques (NW et SW)
-
agitation associée au vent local (mer du vent)
Les tableaux suivants synthétisent l’ensemble des résultats au droit des ouvrages et à 50 m en avant de leur pied (environ 1 longueur d’onde).
Initial
BL.6
BL.1
BL.2
BL.3
BL.4
BL.5
BL.7
BL.8
BL.9
Loc. point Type houle Incidence
Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m) Hs(m) Prof.(m)
NW
1.8
3.5
1.6
3.8
1.6
3.8
1.7
3.1
1.3
4.3
1.4
4.6
1.4
4.6
1.5
4.5
1.6
4.2
Droit de Houle du large
SW
2.0
3.5
1.8
3.8
1.7
3.8
1.9
3.1
1.5
4.3
1.6
4.6
1.7
4.6
1.8
4.5
1.9
4.2
l'ouvrage
Vent de mer
SW
2.0
3.5
1.7
3.8
1.7
3.8
1.8
3.1
1.7
4.3
1.8
4.6
1.9
4.6
1.9
4.5
2.0
4.2
NW
1.8
4.2
1.8
3.5
1.6
4.2
1.7
4.1
1.5
4.6
1.5
4.7
1.5
4.6
1.5
4.6
1.6
4.8
Houle du large
à 50m
SW
2.1
4.2
1.9
3.5
1.8
4.2
1.9
4.1
1.7
4.6
1.7
4.7
1.8
4.6
1.8
4.6
1.8
4.8
Vent de mer
SW
2.2
4.2
1.9
3.5
1.8
4.2
1.9
4.1
1.8
4.6
1.9
4.7
1.9
4.6
1.9
4.6
1.9
4.8
La houle de dimensionnement de projet retenue pour le dimensionnement des ouvrages est le cas majorant entre :
-
Hs = 2,1 m au niveau centennal avec pour période 18 secondes (houles longues océaniques)
-
Hs = 2,2 m au niveau centennal avec pour période 7 s (agitation liée au vent local).
Compte tenu du faible retour d’expérience sur les ouvrages en enrochements sur ce littoral, il est appliqué exceptionnellement un coefficient d’incertitude de
F = 1,3 sur la grandeur de houle significative, soit une valeur de dimensionnement Hs = 2,85 m.
Il est ainsi proposé de retenir la valeur centennale de Hs = 2,85 m et deux périodes 7 s et 18 s en choisissant la valeur la plus contraignante pour
les calculs de stabilité des enrochements.
***
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